針對(duì)輸送各種散料的要求，諸如資源類的砂石和煤、化工產(chǎn)品中催化劑和塑料顆粒、建材類中的水泥、谷物和麥粉等農(nóng)產(chǎn)品、工業(yè)和建設(shè)業(yè)中飛灰、挖泥、渣滓和木片、生活垃圾、帶有放射性的危險(xiǎn)物料，以及在食品和醫(yī)藥業(yè)中眾多散料等；再進(jìn)一步來看，醫(yī)院中輸血用品、車間和城鎮(zhèn)中物品的配送和集收、多雪地區(qū)和人工滑雪場(chǎng)雪和冰的清掃乃至在液體環(huán)境中作為能源運(yùn)輸冷卻媒介物的冰、甲烷水合物、以及深海錳核瘤礦塊的采集均會(huì)涉及到輸送技術(shù)這個(gè)命題。
作為散料的單元操作，輸送本身不能作為一個(gè)主要角色而只是起到輔助作用。但是我們也可以這樣說在諸如干燥、稱量操作中輸送是必不可少和同時(shí)存在的。對(duì)輸送來說，期待要求能耗量小、操作強(qiáng)度輕、維護(hù)方便，在輸送過程物料漏失和破損少、要防止外部異物的混入，發(fā)塵和噪音小以及設(shè)備的安全可靠。對(duì)于食品和醫(yī)藥業(yè)還特別需要嚴(yán)格的衛(wèi)生許可要求。針對(duì)上述的各種輸送要求有多種的輸送方法。文中闡述日本的散料輸送技術(shù)現(xiàn)狀，以輸送機(jī)構(gòu)來分有機(jī)械式輸送機(jī)和氣力輸送設(shè)備之分。
2．機(jī)械式輸送機(jī)與氣力輸送機(jī)相比較，機(jī)械式輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能耗小，物料破損少，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離和大容量輸送。然而，它也存在產(chǎn)生噪音，發(fā)塵、物料撒落和可能異物混入的不足之處，而作為機(jī)械式輸送機(jī)最大問題是靈活配置受到制約并需經(jīng)常維護(hù)。在很多場(chǎng)合，機(jī)械式輸送機(jī)持有重力的優(yōu)點(diǎn)，而在微重力環(huán)境就難以顯示其功能。
2.1帶式輸送機(jī)
帶式輸送機(jī)因其對(duì)輸送距離、輸送量很寬的適用性以及低的能耗在眾多領(lǐng)域中得以廣泛地應(yīng)用。舉例來說，由海洋取土砂回填構(gòu)筑機(jī)場(chǎng)、輸送能力高達(dá)6800噸-時(shí)J。作為存在的問題是發(fā)塵，異物可能混入，噪音的產(chǎn)生以及向上輸送坡度的限制以及難以改變輸送的方
輸送等領(lǐng)域。
為了防止發(fā)塵和輸送過程異物的混入，輸送設(shè)備通常配置罩殼使其與外界環(huán)境隔離。同時(shí)，為了克服上述的不足點(diǎn)對(duì)帶式輸送機(jī)作各種的改進(jìn)。
2.1.1可彎曲的帶式輸送機(jī)
當(dāng)需要從水平配置改變方向時(shí)可用能轉(zhuǎn)彎的帶式輸送機(jī)。這種輸送機(jī)其斷面形狀不像管狀帶式輸送機(jī)呈完全封閉，而是通過一些托輥的設(shè)置使其呈U-形狀。作為應(yīng)用，已有輸送石灰石，輸送能力為1500噸-時(shí)。1，輸送距離超過2.5公里的示例。這時(shí)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)起到了一個(gè)水平可轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)和管狀輸送機(jī)的作用。這種可彎曲的帶式輸送機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑從400m至1600m。再有一個(gè)應(yīng)用示例是一臺(tái)1.4公里長(zhǎng)的可轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)輸送包括40厘米大小石塊在內(nèi)的土砂由隧道建設(shè)側(cè)運(yùn)出其輸送能力達(dá)到200噸-時(shí)。1，最小轉(zhuǎn)彎半徑150米，帶寬1200毫米，帶速50米／分。目前已經(jīng)可以做到最小彎曲半徑為30米，輸送能力達(dá)到300噸-時(shí)。1，帶寬為600毫米，帶速為90～150米／分的可轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)。作為特例，要轉(zhuǎn)1800也是有可能的，只要有一個(gè)60米寬的場(chǎng)地空間。
2.1.2封閉帶式輸送機(jī)
封閉帶式輸送機(jī)可用于大傾角輸送，這也是我們常說的管狀帶式輸送機(jī)，其斷而完全密封，通常用6個(gè)托輥組來支承。由于與環(huán)境完全隔離，這樣就不會(huì)有輸送物料的撒落以及外部異物的混入。然而，由于被輸送物料的大小有限制、輸送量不能太大，最大的管狀尺寸約為600毫米。輸送機(jī)最小的轉(zhuǎn)彎半徑約為輸送管狀帶尺度的300倍且大都呈水平設(shè)置。作為急轉(zhuǎn)彎例子有420毫米直徑管狀帶式輸送機(jī)輸送石灰石其轉(zhuǎn)彎半徑為130米。電廠中輸送氣灰已有400毫米直徑的管狀帶式輸送機(jī)輸送量達(dá)350噸-時(shí)J；另外尚有管狀帶式輸送機(jī)管徑為350毫米輸送石膏輸送量達(dá)500噸-時(shí)J的應(yīng)用例。由于被輸送物料的破損少和系統(tǒng)易于清掃，這種設(shè)備用于輸送食品料也應(yīng)是可行的。
作為其它形式的封閉輸送帶輸送機(jī)還有夾帶式輸送機(jī)，在輸送過程中被送物料完全夾持在雙帶之間，因此，它易于實(shí)現(xiàn)垂直輸送。這種設(shè)備其所需安裝位置相對(duì)較小。
2.1.3氣墊帶式輸送機(jī)
這種輸送機(jī)又稱流體動(dòng)力輸送機(jī)、氣墊輸送機(jī)、空氣懸浮帶式輸送機(jī)。其機(jī)理由圖1所示。輸送帶上的載荷不是由托輥支承而是通過氣流流徑小孔在輸送帶下部形成氣壓來實(shí)現(xiàn)的。沿輸送機(jī)長(zhǎng)度方向的空氣盤槽開有小孔，如同靜壓軸承的機(jī)理一樣產(chǎn)生支承力。由于載荷不再由托輥來支承，輸送帶與托輥之間的摩擦阻力改為空氣阻為，這樣阻力減小可使輸送所需功率降低。同時(shí)，帶速可以提高，整個(gè)設(shè)備的設(shè)置空間可以減小。由于沒有托輥、噪音可降低，維護(hù)工作量減少并有可能改變輸送的方向。已有愈來愈多的這種設(shè)備用于燃煤電廠和鋼廠，如帶寬1600毫米，盤槽尺寸1200毫米其輸送量達(dá)5000噸-時(shí)。1而支承的氣壓低于8kpa。
2.2其它機(jī)械輸送機(jī)
尚有很多種類的機(jī)械式輸送機(jī)被開發(fā)應(yīng)用，它們用于各自特殊的用途，輸送距離相對(duì)較短，以下介紹較通常的幾種。
2.2.1振動(dòng)輸送機(jī)
振動(dòng)輸送機(jī)可輸送不同的物料諸如很輕的和很細(xì)小的物品，且在輸送的同時(shí)可作諸如脫水、冷卻、干燥和分揀操作。目前在工業(yè)廢棄物再生利用以及垃圾焚化設(shè)備中得到應(yīng)用。輸送距離單機(jī)可達(dá)100米，速度可達(dá)到40米／分。此外，垂直輸送也可能通過一個(gè)移動(dòng)槽上升到10米的高度。
2.2.2鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)
有多種鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，其組成有槽殼體和鏈條，可用于輸送谷物、麥粉和飛灰。連續(xù)式流動(dòng)輸送機(jī)是埋刮板輸送機(jī)，物料可以充滿整個(gè)橫斷截面，同時(shí)也可作垂直輸送。其可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)進(jìn)料和卸料。
2.2.3斗式提升機(jī)
斗式提升機(jī)主要用于垂直提升，根據(jù)斗的提升速度有三種型式。低速型適用于提升大的輸送量和磨耗性物料。輸送物料盛載在提斗中而通過在框槽中運(yùn)動(dòng)的鏈條來實(shí)現(xiàn)提升。利用上述機(jī)理用于卸船設(shè)備、卸煤的能力可以達(dá)到3000噸-時(shí)·1。
2.2.4螺旋輸送機(jī)
螺旋輸送機(jī)具有多種功能：混合加熱、冷卻和干燥操作過程均有應(yīng)用，輸送長(zhǎng)度相對(duì)較短。用于卸船設(shè)備，對(duì)煤可達(dá)到1500噸-時(shí)·1，在建設(shè)地下工程中運(yùn)送泥土高度玎達(dá)50米。
3．氣力輸送機(jī)
氣力輸送機(jī)的工作基理如同真空吸塵器一樣，被輸送的物料通過氣流將它在管道中輸送。由于整個(gè)輸送過程是密閉的，與外界環(huán)境隔絕，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來影響，同時(shí)輸送線路的配置靈活自由并可實(shí)現(xiàn)高速輸送。裝置安裝空間緊湊，除了氣源無運(yùn)動(dòng)部件，故維護(hù)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自控方便。然而，它存在能耗較大以及當(dāng)輸送速度高時(shí)帶來被輸送物料的破碎和管道的磨損。輸送機(jī)可以達(dá)到2公里的輸送距離。如果不是把能耗大看得太重的話，對(duì)散料選用氣力輸送方法由于其優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代的社會(huì)生活環(huán)境下會(huì)愈加獲得應(yīng)用和發(fā)展。然而，對(duì)輸送方法的操作理解應(yīng)予以足夠的重視，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)能耗，被輸送物料的破碎乃至管道的磨耗帶來影響。
根據(jù)管道中的壓力狀態(tài)有二種輸送方式，分別是壓送式和吸送式。無疑壓送式，高的壓力易于輸送并不會(huì)發(fā)生異物侵入，然而，在管道的進(jìn)口部分壓力過高，要連續(xù)對(duì)管內(nèi)供料就困難。相反，在出口部的連續(xù)集收物料就變得容易。雖然現(xiàn)在通過可密封高壓的旋轉(zhuǎn)供料器己可實(shí)現(xiàn)上述的高壓連續(xù)輸送，但壓送式主要適用于輸送量大的長(zhǎng)距離輸送，物料的多點(diǎn)配送和對(duì)衛(wèi)生要求高的情形。作為吸送式則適用于較短的輸送距離，將多處物料往一處集送和安全型輸送，這是因?yàn)槠淙×喜坎粫?huì)產(chǎn)生揚(yáng)料發(fā)塵，從基理上來看上述二者無甚大的區(qū)別。
在氣力輸送裝置上不同的輸送風(fēng)速和管徑的匹配是為了滿足用戶方提出的對(duì)某種物料的輸送量和輸送距離要求，而所需的能耗則取決于輸送風(fēng)速、管徑和輸送距離。為此，如何選定最優(yōu)的輸送風(fēng)速和管徑就成為非常重要了。上述工作與管道內(nèi)的物料流動(dòng)模式密切相關(guān)，如果粗略給予分類有稀相和密相二類之分。對(duì)于己給定的某輸送量和管徑，管內(nèi)的混合比是隨著輸送風(fēng)速的增加而降低。對(duì)稀相情形，物料顆粒懸浮在氣流中，要保持這種流動(dòng)模式，存在一個(gè)稱之謂跳躍速度或最小輸送風(fēng)速的臨界值。該臨界值出現(xiàn)在某給定的輸送量和管徑情形下壓損為最小時(shí)，可見圖2中所示。圖中的dp為壓損，U為輸送風(fēng)速，而Gs為輸送量，然而，在該輸送風(fēng)速時(shí)的流動(dòng)也不是始終保持穩(wěn)定的，因?yàn)榭諝怆S著向管道出口處流動(dòng)它要產(chǎn)生膨脹。如果管徑保持不變，則輸送風(fēng)速會(huì)不斷增大。由于壓損正比于輸送風(fēng)速的二次方，而壓損增加又會(huì)帶來流動(dòng)模式的改變，為了避免上述膨脹帶來的影響而采取沿輸送方向變徑擴(kuò)管的方法。
換個(gè)話題，談氣力容器式管道輸送，因?yàn)樯⒘鲜鞘⒀b在帶輪子的容器車中，這樣能耗可以降低、被運(yùn)送物料也不會(huì)破損，并可降低管道的磨損。但是這種輸送系統(tǒng)要有使容器車返回到系統(tǒng)的起點(diǎn)處考慮，以重復(fù)使用容器車。
3.1稀相輸送
稀相輸送的機(jī)理己眾可周知，它已無多大的困難。用數(shù)學(xué)仿真設(shè)計(jì)己成為可能。稀相流從技術(shù)上也日臻成熟，基于上述認(rèn)識(shí)己開發(fā)和改進(jìn)了各種裝置并在各領(lǐng)域中推進(jìn)其應(yīng)用。大容量的氣力卸船機(jī)己實(shí)現(xiàn)可達(dá)600噸-時(shí)’1卸送飼料和1000噸-時(shí)。1吸卸水泥和飛灰的卸船設(shè)備，為了節(jié)能己作很多嘗試使以用接近跳躍速度值來保持穩(wěn)定的操作，已有介紹通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制氣流的流量保持在最優(yōu)值從而節(jié)能25%的報(bào)告。此外還有開展對(duì)旋渦流和螺旋管的研究并已有實(shí)際應(yīng)用。同樣，對(duì)像飛灰那樣微細(xì)的顆粒作大容量輸送從節(jié)能考慮應(yīng)開發(fā)一種高效的節(jié)能系統(tǒng)。而從安全的角度考慮為避免粉塵的爆炸，而設(shè)計(jì)一種用以泄放釋壓的空氣通風(fēng)口。在食口工業(yè)、很多的研究重點(diǎn)在如何防止異物混入。此外，從需求來看，有要求一條管道輸送多種物料，這樣，系統(tǒng)的清掃就變得重要。由于輸送帶來物料的破碎則又是另一個(gè)重要的課題。
3.2密相輸送
當(dāng)輸送狀態(tài)低于跳躍速度情形就呈現(xiàn)密相流動(dòng)。由于輸送速度小，則物料的破損和管道的磨耗就降低。但是，密相的機(jī)理尚未完全闡明。對(duì)于塑料顆粒，密相流動(dòng)持有栓料和蠕動(dòng)流模式，當(dāng)輸送量增加時(shí)，料栓作用在管線上的力己開始考慮，因?yàn)橐恍┓椒ㄖ芯荷婕暗皆摿ΑＷ钚碌难b置已有輸送量達(dá)70噸-時(shí)。1，輸送塑料顆粒水平距離77米，垂直距離為25米并包括7個(gè)彎頭的實(shí)例，其管徑的尺寸由305毫米改變到340毫米。對(duì)于諸如飛灰那樣的細(xì)料，采用另一模式的密相輸送輸送量也可達(dá)800噸-時(shí)-1。為了減小這種細(xì)粉粒的管壁磨耗降低輸送速度是特別重要的，各種方法其目的就是保持低的輸送速度而大多的方法是著眼于特殊的管道系統(tǒng)。對(duì)這種流動(dòng)模式的基礎(chǔ)研究應(yīng)繼續(xù)開展下去，以更深化了解Geldart圖中A和C類那樣細(xì)粒子的節(jié)能輸送。
3.3容器式管道輸送
對(duì)容器式管道輸送系統(tǒng)的初始成本與物料直接投入管線的散料輸送方法相比是高的，其裝卸系統(tǒng)是為了將物料對(duì)容器車的裝卸操作，空容器車的返送系統(tǒng)也是必要的。然而這種輸送方法在多山川地區(qū)的隧道建設(shè)工程用以運(yùn)送土砂和住房區(qū)中的垃圾運(yùn)輸中得到重視，最為成功的裝置是從某礦向工廠運(yùn)送石灰石線，這種系統(tǒng)己成功地運(yùn)轉(zhuǎn)了20年，開挖深的地下工程需要行之有效方法將泥土運(yùn)出來。容器式管道輸送系統(tǒng)是快速的，粉塵得到控制而噪音小且又不會(huì)干擾現(xiàn)有地面的交通運(yùn)輸系統(tǒng)。
4．結(jié)論
對(duì)散料輸送技術(shù)有很多關(guān)注點(diǎn)，其最重要的是節(jié)能，然而便于使用又常優(yōu)先于能耗。為此，在很多領(lǐng)域，氣力輸送機(jī)的應(yīng)用正日趨增加，因?yàn)楣艿垒斔蛷沫h(huán)衛(wèi)和布置靈活上有諸多優(yōu)點(diǎn)，此外尚有操作方便、節(jié)約勞力。然而機(jī)械式輸送機(jī)在長(zhǎng)距和大容量輸送方面有其無可置疑的優(yōu)點(diǎn)而超過氣力輸送技術(shù)。輸送尺度較大的物料較輸送細(xì)小顆粒來說較容易，每種輸送方法對(duì)其功能理解了就可拓寬其應(yīng)用的領(lǐng)域，此外新的輸送方法引用要著眼于減少污染和節(jié)能。當(dāng)今，在日本對(duì)散料輸送的關(guān)注點(diǎn)是節(jié)能，減少物料撒失和飛揚(yáng)，防止異物混入、減噪，潔凈衛(wèi)生以及多功能應(yīng)用，作為下一步的方向，則是在可靠地輸送諸如納米那樣超細(xì)顆粒技術(shù)上的進(jìn)步。
